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第四代核电来了:华能石岛湾高温气冷堆成功临界

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DeepTech深科技 2021-09-19 18:37

近日,中国华能集团有限公司(以下简称“中国华能”)宣布,“华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程 1 号反应堆成功达到临界状态,机组正式开启带核功率运行。”

该示范工程位属国家科技重大专项,由中国华能、中国核工业集团有限公司和清华大学于 2012 年共同动工构建。核电装机容量为 20 万千瓦,是中国第一座模块式高温气冷堆,在世界范围内亦属首例,同时也拥有完全自主知识产权。

此前,该示范工程1号反应堆已成功结束首次装料、热态及冷态功能的试验。

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(来源:中国华能)

据了解,该示范工程1号反应堆深入落实中国的核电“走出去”战略,从首次装料到临界约 23 天,有望助力中国在第四代先进核能技术领域走在前列。

此外,该示范工程1号反应堆的操作方式是对两个方面进行双向调节,即在球床高温气冷堆上使用的燃料元件数量和用于补充燃料消耗的控制棒,首次使用的设备数量有千余套,并达到了 90 %以上的国产化。

包括新型蒸汽发生器、主氦气风机、反应堆压力容器等在内的核心设备更是集体“亮相”,在技术、工艺、性能方面均处于世界领先行列。

据悉,相关领导曾对石岛湾高温气冷堆核电站示范工程下达重要批示。对此,中国华能在行动上深入贯彻落实,对国家有重大战略需求的高科技持续加大研究投入,并为核电行业领域解决了多个世界性关键技术难题。

值得一提的是,凭借良好的固有安全性、环境适应性及发电效率,包括华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程1号反应堆在内的高温气冷堆已成为中国改良能源体系、实现碳达峰与碳中和目标的主要力量之一,不仅在核能发电等领域得到广泛应用,而且具有商业化的落地前景。

中国华能表示,未来,他们将在后续的试运行及调试工作中严格遵守规范,并通过零功率物理试验进一步分析反应堆的性能、控制棒的反应性价值和核仪表系统的可用性,保证在今年实现并网发电。同时,也将推动全球先进核能技术发展,助力构建低碳安全高效的全球能源体系。

随着核能技术的不断发展,核能的安全利用深受人们的关注,而放射性废物处理是核能安全利用的关键环节。其中,最具技术挑战性的是高水平放射性废液处理。

前不久,中国在高水平放射性废液处理方面取得零突破,首座可解决废液处理难题的玻璃固化设施宣布在四川广元正式启动运营。

图 | 玻璃固化体浇注(来源:中国国家原子能机构)

公开资料显示,在放射性废液加入玻璃原料,随后放置到符合的温度条件下做熔解处理,并最终形成玻璃体的过程就是放射性废液玻璃固化。凭借玻璃体在强度和被浸出程度方面的特性,其可做到长期安全且稳定地存放放射性物质。

然而,该处理方式存在一定其技术难度。

首先,要想长期包容放射性物质,需要包容率高、稳定性好的玻璃固化配方;其次,要想保证放射性废液和玻璃原料的有效熔解,需要配备年腐蚀速率小于 15 毫米且耐 1150 摄氏度以上高温的熔炉;最后,处理过程中,不仅需要设置能够远距离操作的自动化系统设备,还需要工业与制造业提供的基础支持。

该玻璃固化设施启动运营后,每年将处理数百立方米的高水平放射性废液,由此产生的玻璃体将被存放至地下处置库,实现放射性物质与生物圈的隔离,为核能安全利用迈下重要一步。

图 | 玻璃固化产品暂存库(来源:中国国家原子能机构)

此次高水平放射性废液玻璃固化设施项目的成功投运,帮助科学家们在玻璃固化的关键材料、关键设备等方面积累了更多经验,不仅使其对关键设备的工作原理有了更深层的了解,而且固化了工艺系统的参数。

一直以来,中国把放射性废物处理作为核电领域发展的重中之重,始终在强化能力建设,并加大科研投入,在多年的努力下,目前已经能够规模化处理高中低水平的放射性废物。此外,中国作为核大国,积极保持与国际原子能机构的交流合作,并不断学习吸收放射性废物治理的技术经验。

中国国家原子能机构秘书长兼新闻发言人刘永德称,未来,中国国家原子能机构将为实现碳达峰、碳中和贡献一份力量,着手放射性废物的处理工作,切实提升核环保能力。

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